電力電纜的火災特性與防火對策研究

摘要：本文討論了與電力電纜相關的火災特性和防火措施的主要內容。由于火源、可燃材料和火勢蔓延等因素，導致電力電纜發生火災的風險較大。為此，電力企業必須要采取有效的預防對策，具體包括正確安裝、維護、確保足夠的間隙、使用耐火材料以及構建火災探測和滅火系統等等，這樣才能最大限度減少電力生產的安全風險。

關鍵詞：電力電纜；火災特性；防火對策

引言

電力電纜是現代基礎設施不可或缺的一部分，但由于各種因素，它們引起火災的風險也相對較大。為了防止此類事件的發生，采取有效的防火對策至關重要。這就要求電力企業及相關人員必須要全面了解電力電纜的火災特性，結合實際情況制定針對性、有效性的預防計劃，爭取在降低火災發生率的同時，也能確保人民群眾的生命和財產安全，從而實現經濟效益和社會效益的最大化。

一、電力電纜的火災特性

（一）火源的多樣性

1.過載或故障電纜導致過熱

當電纜承受超出其設計容量的過大電流時，它們可能會過熱，這種過熱會損壞絕緣層并最終點燃周圍的材料。造成上述情況的原因有很多，比如在單個電路中添加過多的設備或忽略電壓和電流額定值、使用尺寸過小的負載電纜等，這都會導致過載問題的發生。

2.絕緣損壞導致電氣短路或火花

絕緣損壞是一個重大危險，它會暴露電纜的導電芯，導致短路，電流由于暴露的導體而產生電弧或火花時，附近的可燃材料可能會著火。電纜絕緣層可能因磨損、環境因素、物理損壞甚至嚙齒動物活動而損壞，因此有必要對電纜進行例行檢查，以便發現并更換損壞的電纜。

3.電涌或故障導致的電流過大

電力系統中的電涌或故障可能導致流經電纜的電流突然增加，這種電流激增會產生熱量，可能導致電纜過熱和著火。故障可能是由設備故障、雷擊或其他不可預見的事件引起，安裝斷路器和浪涌抑制器等保護裝置有助于減輕這些問題的影響并防止電纜火災[1]。

（二）燃料的可燃性

1.絕緣材料

電力電纜中使用的絕緣材料可以在火災中充當燃料，常見的絕緣材料包括聚氯乙烯（PVC）、交聯聚乙烯（XLPE）等。雖然選擇這些材料是因為它們具有電絕緣特性，但它們本身并不耐火。當在火災中遇到高溫時，它們會熔化、燃燒并釋放可燃氣體，從而加劇火災的強度和蔓延。

2.可燃護套材料

電力電纜的外護套或護套也可能是可燃的，遇火時，這些材料會點燃并釋放出易燃氣體，進一步助長火勢。因此，為了減輕這種風險，一些電纜采用了不易燃燒和釋放有害氣體的耐火護套材料，耐火電纜經過專門設計和測試，可在火災期間限制火焰蔓延和有毒氣體的釋放。

（三）火勢蔓延

1.火焰沿電纜傳播

一旦著火，火焰會沿電纜長度蔓延，這種傳播主要通過電纜結構中使用的可燃材料（例如絕緣層和護套）發生。當這些材料燃燒時，它們會釋放熱量和可燃氣體來維持火焰，火焰傳播速度取決于多種因素，包括電纜類型、使用的材料以及火災強度。

2.對附近易燃物體或結構造成不利影響

除了對電纜本身的直接威脅之外，電纜火災還對附近的易燃物體、設備或結構構成重大風險。燃燒電纜產生的強烈熱量會向外輻射，點燃火源附近的可燃材料，這可能會導致二次火災并迅速升級，導致更廣泛的財產損失并危及生命。

（四）煙霧和有毒氣體

電纜火災會產生濃煙，其中含有顆粒、化學物質和氣體的復雜混合物。電纜火災期間釋放的一些最常見的有毒氣體。一氧化碳（CO）：一種無色、無味的氣體，吸入高濃度會導致一氧化碳中毒，一氧化碳會干擾體內的氧氣輸送，導致頭暈、惡心等癥狀，甚至死亡。氯化氫（HCl）：電纜絕緣層和護套中常見的含氯材料燃燒時形成的一種腐蝕性氣體，吸入HCl會導致嚴重的呼吸道刺激和損傷[2]。酸性化合物：某些電纜組件燃燒時會釋放酸性化合物，會刺激呼吸系統和眼睛。

二、電力電纜的防火對策

（一）正確安裝和定期維護

1.規范電氣規定

按照電氣規范規定安裝電纜至關重要。制定這些規范是為了確保電氣系統的安全性和可靠性，它們指定了電纜尺寸、布線、間距和其他關鍵方面的指南。合規性有助于防止過載、短路和電纜放置不當等問題，而這些問題都可能導致電纜火災。為此，電力企業必須要結合實際情況制定合理、規范的電氣規章制度，以便為技術人員提供參考依據，從而確保電纜的合理安裝，進一步降低火災的發生率。

2.定期檢查和維護

首先，要加強例行檢查。相關人員應進行定期檢查以評估電纜和相關部件的狀況，檢查人員應尋找磨損、物理損壞、連接松動或任何偏離安裝標準的跡象，及早發現問題可以防止潛在危險。其次，做好維護工作。維護工作應包括清潔、緊固連接，并在必要時更換損壞或劣化的電纜組件，這些任務對于防止可能導致電纜過熱或短路的問題至關重要。最后，定期對電纜進行測試。定期測試（例如絕緣電阻測試和熱成像）可以幫助識別電纜內隱藏的問題，這些問題在目視檢查期間可能不明顯。值得注意的是，不同類型的電纜可能有特定的安裝和維護要求，因此查閱制造商的文檔并遵循行業最佳實踐對于確保電力電纜在各種應用中的安全性和功能性至關重要[3]。

（二）保證足夠的間隙

1.確保足夠的間距并避免與易燃材料接觸

此舉的主要目的有以下兩點：第一，防止過熱。電纜之間有足夠的間距對于防止過熱至關重要，當電纜彼此距離太近時，它們會傳遞熱量，可能導致相鄰電纜超出其溫度限制，而這可能導致絕緣性能下降和電纜火災。因此，適當的間距可以更好地散熱，從而防止火災的發生。第二，避免接觸易燃材料。電纜切勿接觸易燃材料，例如紙張、木材或在發生火災時可充當燃料的絕緣材料。保持電纜遠離易燃材料可降低火災蔓延的風險并限制二次火災的可能性。

2.與熱源、潮濕區域或腐蝕性物質保持適當距離

首先，電纜應與加熱器、熔爐或產生熱量的機械等熱源保持安全距離，過多的熱量會降低電纜絕緣性能并增加電纜火災的風險。其次，濕氣和電氣系統不能很好地混合，確保與潮濕區域保持適當的距離對于防止電纜絕緣損壞和潛在的短路（可能導致火災）至關重要。最后，在工業環境中，可能存在腐蝕性化學品。適當的間隙有助于保護電纜免于接觸腐蝕性物質，從而損害其完整性和安全性。保持足夠的間隙需要在電纜安裝過程中進行仔細規劃并定期檢查，以確保滿足間隙要求，這就要求相關人員必須要遵循根據電纜類型和應用指定間隙距離的相關規范和標準[4]。此外，應使用電纜支架和管理系統（例如電纜橋架或導管）來保持正確的電纜定位和間距。

（三）熱防護措施

熱防護措施的目的是監測和控制電纜溫度，以防止過熱和潛在危險。

1.建立健全溫度監測系統

溫度監控系統（例如熱傳感器或紅外熱成像技術）提供有關電纜和相關組件溫度的實時數據，這些系統可以在過熱問題升級為嚴重問題之前檢測到它們。當溫度監測系統檢測到異常熱量水平時，可以觸發警報或自動響應，這種早期預警允許采取主動措施來降低風險，例如減少負載、切斷受影響電纜的電源或實施冷卻措施。

2.使用熱熔斷器或斷路器等保護裝置

熱熔斷器是一種保護裝置，設計用于在電纜溫度超過指定閾值時斷開電源，它們對于防止電流過大或絕緣擊穿引起的過熱特別有效。一旦觸發，熱熔斷器就會中斷電路，防止熱量進一步積聚和潛在的火災風險。而斷路器是重要的安全裝置，可以在發生過流或短路時中斷電路，它們在防止電纜中電流過大方面發揮著關鍵作用，電流過大可能導致電纜過熱和火災。斷路器有多種類型，包括熱磁斷路器和電子斷路器，以提供不同級別的保護。

（四）耐火材料的合理選擇

耐火材料是增強消防安全和最大限度降低電纜火災風險的關鍵策略，與標準電纜相比，耐火電纜經過專門設計，可抵抗點燃并減緩火災的蔓延。以下深入探討使用耐火材料的重要性。

1.考慮使用耐火電纜

耐火電纜采用絕緣和護套材料制成，在暴露于火焰或高溫時不易點燃，選擇這些材料是因為它們能夠承受火災的初始階段，從而減少電纜助長火災的可能性。除了抵抗點燃之外，耐火電纜還可以減緩火焰沿其長度的蔓延，這一特性對于防止火災迅速蔓延、為疏散和消防工作留出更多時間至關重要。

2.選擇符合消防安全標準的電纜

首先，選擇符合適當消防安全標準和法規的電力電纜至關重要，例如美國保險商實驗室（UL）、國際電工委員會（IEC）或美國國家消防協會（NFPA）等組織制定的標準和法規，這些標準定義了不同應用中電纜的具體防火性能要求[5]。其次，尋找經過第三方防火性能測試和認證的電纜，認證可確保電纜符合既定的安全標準，并對其防火性能進行獨立評估。通過采用耐火材料并遵守相關標準，可以顯著降低電纜火災的風險，并在發生火災時最大限度的保障居住者的生命與財產安全。

（五）火災探測和滅火系統的構建與完善

1.安裝煙霧探測器、熱傳感器或火焰探測器

煙霧探測器、熱傳感器和火焰探測器戰略性放置在電纜裝置附近，以在早期階段探測到火災的存在。煙霧探測器在感知煙霧存在方面特別有效，煙霧通常先于可見的火焰，及早發現可以更快做出反應和干預。當檢測到火災時，這些系統會自動觸發警報，以通知居住者和緊急救援人員，這種早期預警對于迅速疏散和消防工作至關重要[6]。

2.實施自動滅火系統

自動滅火系統，例如噴水滅火系統或氣體滅火系統，可以提供快速且有針對性的響應來撲滅或控制火災。當受熱或煙霧觸發時，噴水滅火系統會釋放水或其他滅火劑，有效撲滅火災并限制其蔓延。基于氣體系統，如清潔劑或二氧化碳，通過置換氧氣來發揮作用，在不造成水損害的情況下抑制火災。這些系統的快速激活可以最大限度減少火災損失并防止電纜火災升級，這在電纜火災可能中斷基本服務或造成重大安全風險的關鍵區域尤其重要。火災探測和滅火系統的結合可以有效防御電纜火災，它們能夠不斷強化電力系統的早期預警和立即響應能力，這對于保護人們的生命和財產安全至關重要。值得注意的是，在電纜火災可能造成嚴重后果的環境中，例如數據中心、工業設施和高密度住宅或商業建筑，構建和完善火災探測和滅火系統尤為重要，這些系統有助于制定全面的消防安全策略，補充其他預防措施[7]。

（六）培訓和應急方案的制定

1.定期舉辦培訓活動

定期舉辦培訓活動可確保參與電纜安裝和維護的人員精通消防安全協議和程序，應該了解與電氣系統和電纜相關的潛在火災危險。培訓課程應強調安全實踐，包括正確的電纜處理、安裝和維護技術，人員應了解如何識別可能導致火災的電纜問題警告信號。此外，培訓活動還應對人員進行應急響應技能培訓，例如使用滅火器、操作緊急關閉系統以及了解疏散程序[8]。

2.制定應急預案

在預防電力電纜火災的過程中，科學、合理的應急預案必不可少，因此電力企業需要從以下幾個方面入手。首先，制定疏散協議。應急計劃應包括針對特定電纜安裝區域量身定制的明確疏散協議，這些協議應考慮緊急出口的位置、集合點以及協調疏散的通信方法等因素。其次，明確消防措施。計劃應概述消防措施，包括滅火器和其他消防設備的位置以及負責火災響應的指定人員。再次，建立溝通機制。在緊急情況下，有效的溝通至關重要，應建立溝通渠道和程序，以應急響應人員和所有受事件影響的人員發出警報。最后，加強有效協調。發生電纜火災時，所有人員都了解自己在應急響應計劃中的角色和責任，這一點至關重要。此外，定期演習也是必不可少的，此舉能夠確保人員熟悉程序并能夠在發生電纜火災時有效響應，目標是通過采取積極措施并為緊急情況做好充分準備，從而提高專業培訓的實效性。

結語

總之，了解電力電纜的火災特性，包括點火源、燃料源、火勢蔓延、煙霧和有毒氣體至關重要。正確安裝、維護、足夠的間隙、熱防護和使用耐火材料等預防策略在減輕電纜火災風險方面發揮著至關重要的作用。此外，部署火災探測和滅火系統以及全面的培訓和應急準備也至關重要，上述措施不僅可以保護人民財產和基礎設施，而且還能確保電力系統穩定運行，這對實現社會效益和經濟效益最大化都十分重要。

參考文獻

[1]唐志強.礦井巷道多層電纜火災特性的研究[D].遼寧工程技術大學，2022.

[2]宋志平.變電站高壓電纜溝道火災蔓延特性與著火點辨識方法[D].山東大學，2022.

[3]郭佳銀.電力電纜火災風險評估及在線監測系統研究[D].中國礦業大學，2022.

[4]王安才.電纜防火與在線監控措施[J].冶金動力，2022，15（05）：19-24+38.

[5]王安才.高壓電纜中間頭故障原因分析及對策[J].冶金設備，2017，16（02）：369-370+366.

[6]陳喆.某長距離專用電力電纜隧道工程消防滅火系統設計與分析[J].上海建設科技，2021（06）：22-26.

[7]王凱彬.電站綜合管廊火災特性及探測技術分析[J].今日消防，2019，4（02）： 37-38.

[8]席林，郭俊，李琰.綜合管廊自動滅火系統選擇[J].給水排水，2018，54（S2）： 200-204.

作者簡介：季本明（1990- ），男，漢族，山東日照人，碩士研究生，中級工程師，研究方向：電力營銷。